论文题目: 基于板极模型方法的光电经纬仪伺服控制技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械工程
作者: 任永平
导师: 李圣怡
关键词: 光电经纬仪,伺服系统,机构动态特性,性能指标,微分几何,非线性控制,无源控制
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在光电经纬仪的伺服控制中,综合导引方式是将现场所能获得的数据信息收集起来,通过某种形式的加权处理,形成对目标方位的一种综合估计,并以这些综合值参与伺服系统控制。综合导引方式的目的旨在使伺服系统具有良好的跟踪效果。由于综合导引涉及到多个测量设备,各测量对系统稳定性能有不同程度的影响,因此,在综合导引方法中,伺服控制器的设计必须考虑稳定性和动态性能之间的折衷问题。本文采用非性控制方法对这一问题进行研究,具体包括以下内容:1.提出一种新的控制策略构造方法。在对现有非线性控制方法充分研究的基础上,归纳、总结出一种新的工程控制方法,这一控制方法的思想来源于电容电极对极间电荷的作用原理——将控制器看作是电容电极,而被控对象看作是“粒子”,经过数学处理,形成一种对状态变量的约束函数式。在对这一约束式非线性特性充分分析的基础上,用它构成一种具有较强工程意义的非线性控制器。2.对被控对象和“粒子”的关系进行分析。由于被控对象的多样性,将被控对象和“粒子”联系起来的本质是对控制系统的稳定性进行分析。首先,利用无源化理论、微分几何理论的有关结论、方法推导了被控对象“粒子”化的条件和实现方法;其次,从工程应用角度出发,推导了这种控制方法和常规控制方法间近似的等价关系,为这一控制方法的参数设计提供了依据。3.控制方法的改进。结合这种控制方法直观的物理意义,介绍了它的多种变形形式,并构造出相应控制策略,通过分析指出,已有的一些控制方法和某种变形形式具有相同的控制形式和控制效果。4.利用本文所提方法对光电经纬仪伺服系统进行控制。在对光电经纬仪伺服系统动力学特性、机构动态特性进行分析和辨识的基础上,利用这一控制方法对光电经纬仪伺服系统进行控制器设计,并进行了相关的仿真和测试。结果显示,这一控制方法在处理系统稳定性和动态性能间矛盾时,具有较好的折衷能力。
论文目录:
摘要
Abstract
图表索引
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景
1.1.1 光电经纬仪的测量原理
1.1.2 光电经纬仪的伺服控制系统
1.2 研究情况的介绍
1.2.1 光电经纬仪的研究情况
1.2.2 伺服控制技术的研究情况
1.3 本文的研究内容
第二章 板极模型的基本构造形式
2.1 板极模型的基本构造形式
2.2 板极模型的函数特点及参数分析
2.2.1 板极模型的函数性质分析
2.2.2 参数分析
2.3 基于板极模型方法的非线性 PID 控制器构造
2.4 例子
2.5 小结
第三章 板极模型方法的稳定性设计
3.1 基于无源性理论的稳定性分析
3.1.1 相关定义和结论
3.1.2 基于板极模型控制器的无源性分析
3.1.3 被控对象的反馈无源化
3.1.4 时间性能的评估
3.1.5 无源性条件的放宽
3.2 一般情况下的稳定性分析
3.2.1 Dirk Aeyels 稳定性定理和T ? 无源
3.2.2 板极模型方法稳定性的一个近似判据
3.2.3 近似判据的检验
3.3 小结
第四章 板极模型方法的变形
4.1 利用误差状态的组合量修正板极模型
4.2 板极模型的旋转
4.2.1 板极模型在状态空间中的旋转
4.2.2 板极模型在相平面上的实时旋转
4.3 利用参考模型对板极模型进行修正
4.3.1 基于参考模型的板极模型平移
4.3.2 基于参考模型的旋转板极模型平移
4.3.3 基于参考模型的板极模型实时旋转
4.4 点极模型的构造
4.5 伴随粒子
4.6 小结
第五章 光电经纬仪的动力学特性
5.1 光电经纬仪伺服控制系统的组成及其理论模型
5.2 光电经纬仪伺服系统的轴系结构动态分析
5.3 伺服控制系统的动力学特性分析和参数测取
5.4 小结
第六章 光电经纬仪伺服系统控制器设计
6.1 光电经纬仪伺服系统的工作情况介绍
6.1.1 靶场工作情况介绍
6.1.2 跟踪误差来源
6.2 光电经纬仪伺服控制系统的分析与测试
6.2.1 测试方法
6.2.2 测试结果及其分析
6.3 基于板极模型方法的光电经纬仪伺服控制器的设计
6.3.1 基本形式的板极模型方法
6.3.2 基于参考模型的板极模型方法
6.4 板极模型方法的测试结果
6.5 小结
第七章 总结
7.1 论文的主要工作和创新点
7.2 进一步研究的方向
致谢
作者在攻读博士学位期间发表的论文
参考文献
发布时间: 2006-09-14
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